“為擴(kuò)大核能應(yīng)用范圍，適應(yīng)低碳能源發(fā)展需求，過去十年我國陸續(xù)開發(fā)出面向不同應(yīng)用領(lǐng)域和市場需求的小型堆，部分技術(shù)已經(jīng)具備開展示范的工程條件。”中國核能行業(yè)協(xié)會專家委常務(wù)副主任趙成昆近日表示。
據(jù)記者了解，隨著能源轉(zhuǎn)型持續(xù)推進(jìn)和減碳目標(biāo)的提出，各種能源利用方式朝著“小”的方向發(fā)展——體積小、排放少、貼近終端消費(fèi)，核電小堆就是嘗試之一。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，小堆將成為我國“多能互補(bǔ)的清潔能源基地建設(shè)”的重要選項(xiàng)，不過受制于政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多方面因素，小堆尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行。
開發(fā)利用優(yōu)勢明顯
與耗資不菲、建造周期漫長的傳統(tǒng)大型核電站相比，30萬千瓦以下的小型核反應(yīng)堆造價(jià)更低、更易建造安、更安全靈活。
趙成昆指出，過去20多年，為適應(yīng)全球能源低碳化大趨勢，各核能大國努力擴(kuò)大核能應(yīng)用范圍，多用途小堆開發(fā)逐漸成為發(fā)展重點(diǎn)。
經(jīng)合組織核能機(jī)構(gòu)近日發(fā)布的研究報(bào)告《模塊化小堆：挑戰(zhàn)與機(jī)遇》（以下簡稱《報(bào)告》）指出，全球目前已總計(jì)推出超過70種小堆設(shè)計(jì)，比2018年增加了40%。商業(yè)化進(jìn)程最快的小堆設(shè)計(jì)均基于已經(jīng)積累數(shù)十年運(yùn)行和監(jiān)管經(jīng)驗(yàn)的大型輕水堆設(shè)計(jì)，因此建設(shè)周期短，前期投資低，有利于降低業(yè)主的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
近年來，我國小堆研發(fā)和應(yīng)用處于提速狀態(tài)，目前正在開發(fā)和落地建設(shè)、適用陸地和海洋應(yīng)用的小型堆共有10種，大部分處于設(shè)計(jì)階段。對于小堆的布局，“十四五”規(guī)劃明確提出“推動模塊式小型堆應(yīng)用”，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》也明確要開展小型智能堆、商業(yè)快堆和熔鹽堆等先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)。
中國電力發(fā)展促進(jìn)會核能分會秘書長汪永平告訴記者，我國自主研發(fā)的小型堆——玲龍一號（ACP100）于2016年4月成為全球首個(gè)通過國際原子能機(jī)構(gòu)通用安全審查的小型堆。去年6月，國家核安全專家委員會審議通過了海南昌江ACP100科技示范工程初步安全分析報(bào)告，為該工程建造許可證發(fā)放創(chuàng)造了必要條件。
供熱需求助推小堆落地
能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級進(jìn)入新階段，對核能多元利用帶來了更多機(jī)遇。汪永平表示，小堆能夠滿足直接面向用戶的分布式能源系統(tǒng)在供電、城市供熱、工業(yè)供汽和海水淡化、同位素生產(chǎn)等各種領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
“供熱是全球最大的終端能源消費(fèi)領(lǐng)域，追求電力低碳化的同時(shí)，需要兼顧供熱領(lǐng)域的低碳化，核能利用尤其是小堆在該領(lǐng)域市場空間廣闊。”趙成昆指出，“小型堆建設(shè)周期短，在選址方面靈活性較大，安全性好，很適宜作為供熱熱源。”
公開信息顯示，國家電投去年與齊齊哈爾市政府、克山縣政府簽訂合作協(xié)議，共同推動核能供熱小堆落地，打造齊齊哈爾東北部縣域冬季取暖“無煤化、零碳化”典范。
除了供熱，小堆在海水淡化、制氫等領(lǐng)域也蘊(yùn)藏潛力。趙成昆指出，我國北方地區(qū)缺水總面積達(dá)58萬平方公里，全國共有300多座城市不同程度缺水，每年缺水量58億立方米。“海水淡化的市場很大，同時(shí)氫氣在未來能源市場具有廣泛用途，預(yù)計(jì)2030年以后高溫堆在這方面具有顯著優(yōu)勢。”
汪永平指出，海上浮動式核動力平臺、核動力破冰船等也是小堆技術(shù)的應(yīng)用方向。“海上浮動式核動力平臺可為海洋石油開采和偏遠(yuǎn)島嶼提供安全、有效的能源供給，也可用于大功率船舶和海水淡化領(lǐng)域。”
規(guī)模化發(fā)展仍待破冰
《報(bào)告》指出，小堆不能從單堆的規(guī)模經(jīng)濟(jì)中受益，“批量建設(shè)”勢在必行，但其大規(guī)模部署面臨一系列挑戰(zhàn)。
趙成昆也指出，目前國內(nèi)尚不具備一套相對完整的適用于模塊化小堆發(fā)展的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求，這些法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)涉及項(xiàng)目核準(zhǔn)、安全評審、核應(yīng)急以及安保等領(lǐng)域，需逐步補(bǔ)充和完善。
汪永平對此表示認(rèn)同，他認(rèn)為，政策性因素是小堆發(fā)展目前面臨的主要制約因素。“我國尚未建立針對小型堆項(xiàng)目開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、審批以及監(jiān)管體系，從選址到系統(tǒng)配置和安全監(jiān)管，都是按照大堆的理念和要求。小型堆產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要具規(guī)模的廠址儲備及適合小堆的廠址要求，并結(jié)合目標(biāo)市場需求，明確定位，配全標(biāo)準(zhǔn)，保障發(fā)展。”
經(jīng)濟(jì)性因素也是小堆面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。汪永平指出，小堆單堆裝機(jī)容量小，與大型核電機(jī)組相比經(jīng)濟(jì)性差。“主要原因是小堆受所在地負(fù)荷制約，難以在同一廠址規(guī)模化建造，難以通過模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)以及共用設(shè)施、系統(tǒng)等方式，來降低成本。小堆的經(jīng)濟(jì)性、潛力等仍需進(jìn)一步研究。”
與建設(shè)在沿海的大型核電廠相比，小堆的鄰避效應(yīng)也會更明顯。汪永平表示，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)，小堆適宜布置在距離負(fù)荷中心較近的城市或工業(yè)園區(qū)周邊，周邊居民和工作人員密度明顯大于大型核電廠周邊，公眾的抵觸、排斥情緒相對較大。